云計算正在重塑整個IT堆棧，從最基本的層面到客戶的層面。應用程序層也沒有什么不同。可以毫不夸張地說，現如今的IT行業正經歷著比以往任何時候都更多的變化。我預計這一行業在未來五年還有望將會發生比過去20年多得多的創新和動蕩。而所有的創新或許都可以被歸結為一個共同的支柱：云計算。云計算有力的推動了這一切的創新和顛覆;從IT的角度來看，明白這一切對于承擔全部最重要的IT活動的應用程序到底意味著什么是很重要的。畢竟，應用程序是IT的全部價值所在。其他的一切只是扮演一個推動者的角色。

十年前，當亞馬遜公司首次推出其云計算平臺時，在全球技術領域掀起了一場重大變革浪潮，并使IT市場走上了如今已經價值1000億美元行業市場的軌道。

云計算服務已經發展成一個多元化的市場，專注于提供不同類型的虛擬基礎設施、開發平臺和托管應用程序。VMware公司在多年前就在x86服務器上普及了虛擬機(VM)，而按需租用容量的能力成為一項技術和業務創新。

在這幾年中，很多云計算服務提供商發布了大量云計算服務，這些服務遠遠超出了定義早期云計算產品的計算、存儲和網絡服務，遠遠超出了應用程序堆棧。僅AWS公司在全球各地的幾十個數據中心就提供了將近200種產品，而且這些數字將會不斷增長。

隨著AWS公司的業務發展，它變得更加復雜，甚至影響了架構決策。首先，它影響了計劃云計算部署的基礎設施工程師，后來改變了開發人員設計應用程序的方式。

與個人電腦和x86服務器的興起引起了一波客戶端服務器企業應用程序的應用浪潮類似，對云計算的興趣激發了基于瀏覽器的應用程序的新開發語言和框架。在過去的十年中，各個領域的開發人員都基于云服務、容器和自動化工具創建了新的設計模式、開發平臺和工作流。

集中和分散的周期概述了云計算的每一代應用程序開發的定義產品。但是，隨著開發人員適應不同類型的基礎設施和部署范例，他們同時遵循了另一種形式的架構演變。這開始集中于軟件設計，逐步將應用程序分解成更小的組件。

大型機的成本和操作復雜性促進了整體設計，將應用程序代碼打包并作為一個單元運行。分布式客戶端-服務器系統和基于瀏覽器的用戶界面的興起促使應用程序首次分離為模塊化的n層架構，從而將功能劃分為多個元素。

各種各樣的云計算服務(尤其是容器運行時環境、無服務器功能、托管數據庫和分析服務)的可用性加速了更加精細化的趨勢。對云計算起源和意義的回顧表明，云計算是邏輯抽象各個級別上許多服務的組合。這些各種服務以及容器已經產生了云原生的概念，這是應用程序架構的下一個發展。

云原生構建塊

盡管云計算服務已在許多方面影響了開發和部署實踐，以下的重點是云計算演進的下一階段也就是開發云原生應用程序。

云原生目前還沒有一個標準的定義，這是專家們不斷爭論的話題。但是，將云原生應用程序描述為在云平臺上開發的應用程序。最終，云原生應用程序旨在機會性地利用所有可用的云計算服務，以盡可能低的成本實現性能、可擴展性、可靠性、安全性、適應性和可管理性的最大化。

在這種概念下，云計算服務就像一盒樂高積木，每個積木都具有一組定義的功能和標準接口(通常是API)，用于功能控制和數據I/O，這些功能和標準接口組合在一起以構建應用程序。像樂高積木一樣，可以將一組零件組合成為一個模型或模板，這些模型或模板可以快速復制或重用為功能模塊。經過十多年的發展，云計算服務現在提供了數量驚人的各種構建塊。

云原生設計需要將這些組件拼接在一起以構建自定義應用程序。精通云計算的設計師更喜歡更高的抽象級別，以最大程度地減少工作量，這使企業可以更加專注于應用程序的差異化特性。

云原生應用程序開發與軟件開發、集成、測試和部署過程緊密相關。它們通常在DevOps組織下統一，或者通過不太正式地采用DevOps原則和方法。

但是不要將兩者混為一談。無需使用DevOps即可進行云原生開發。并非所有DevOps組織都針對云計算優先的應用程序。但是，DevOps流程可以增強云原生開發。同樣，DevOps流程從可編程的云計算開發服務中受益匪淺，這些服務將可重復的流程實現系統化和自動化。

例如，與不使用標準化、可重復、自動化流程的組織相比，具有高級DevOps流程和文化的組織往往具有更短的應用程序部署周期(通常每天多次)。

云原生權衡

盡管云計算為應用程序開發帶來了很多好處，但并非沒有缺點。云原生設計的最大風險是使用高級服務時的供應商鎖定。盡管包裝在API中的云計算服務使用戶與底層實現隔離開來，但API本身的非標準性質使在云計算提供商之間遷移應用程序變得困難。

此外，還出現了避免鎖定的工具。值得注意的是，Kubernetes已成為容器管理和容器化應用程序的事實上的標準。確實，避免鎖定通常是許多系統架構師選擇使用基于容器的實施而不是使用云原生服務的主要原因。

數據引力也就是將大量數據從一個運營環境移動到另一個運營環境的困難和費用，是云原生設計的另一個缺點。IT部門通常通過使用混合環境來減輕這些擔憂。在這種情況下，主數據庫和文件存儲庫保留在私有基礎設施上，而云計算基礎設施則包含副本或緩存的數據子集。

趨勢與預測

近年來，云計算服務提供商的收入增長顯著。這在很大程度上是由于企業采用率的增加，而云計算的發展看起來不會很快停止。事實表明，發生的冠狀病毒疫情只是加快了這一趨勢的發展。

很多企業面臨著巨大的資金壓力，需要降低成本，提高效率。他們開始意識到其IT部門無法與云計算提供商的規模經濟、運營效率和大量研發工作相匹配，而這些都推動了新服務的不斷涌現。

許多新加入云計算的公司將把現有的應用程序遷移到虛擬基礎設施上，云平臺將成為他們所有新應用程序的運營環境。那些利用云計算提供商提供一切資源的公司，其中包括更高級別的服務和開發平臺，將具有競爭優勢。這將更加強調云原生開發的價值。

人們還可以期望許多企業向提供商施加壓力，要求他們在不依賴云計算的抽象模型、描述語言和部署工具上進行協作，以簡化云原生應用程序在環境之間的遷移。開放應用程序模型(OAM)是一個很有前途的步驟，最初主要關注基于容器的微服務和Kubernetes環境。


目前尚不清楚開放應用程序模型(OAM)社區是否急于將這一模型擴展到更高級別的云計算產品，例如無服務器功能、分布式數據分析、區塊鏈或人工智能和機器學習。不過，云計算供應商在這方面的努力可能會帶來更大的應用程序的遷移性。

另外云計算時代程序英雄重現

曾幾何時，那些耳熟能詳的程序英雄的名字漸漸地離我們遠去。隨著Windows和Internet時代的來臨，個人的力量變得越來越渺小。正當我們開始堅信單打獨斗的時代一去不復返的時候，云計算橫空出世了。它強大的計算能力、存儲能力和簡單高效的編程接口，使得一位程序員能夠輕松地操控成千上萬臺計算機，而不必考慮太多的細節。云計算時代，仿佛又讓我們感覺到個人英雄時代伸手可及。

有了云計算平臺，程序員就可以動態申請所需資源，來支撐各種應用程序的運轉，而無需為煩瑣的細節煩惱。云計算使程序員能夠更加專注于自己的業務，有利于提高效率、降低成本和實現技術創新。這一點，我們可以從一組間接的數據推斷出來。iTunes、Facebook和Myspace都是面向特定應用領域、支持二次開發的公共平臺。在2009年前18周，因金融風暴的影響，開發應用的程序員數量明顯下降，而應用程序數量反而大增。之所以如此，就是因為有了Facebook這樣的支撐平臺，程序員需要考慮的問題大大簡化，工作效率大為提高。